JP2699937B2 - イオン注入装置およびイオン注入方法 - Google Patents
イオン注入装置およびイオン注入方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置を製造する際
に半導体ウェハにイオンビームを照射するイオン注入装
置およびイオン注入方法に係わり、特に照射イオンによ
り半導体ウェハの表面に残留蓄積される正電荷を取り除
くイオン注入装置およびイオン注入方法に関する。
に半導体ウェハにイオンビームを照射するイオン注入装
置およびイオン注入方法に係わり、特に照射イオンによ
り半導体ウェハの表面に残留蓄積される正電荷を取り除
くイオン注入装置およびイオン注入方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウェハにイオンビームを照射して
Ｎ型もしくはＰ型不純物のイオンを注入するプロセスに
おいて、半導体ウェハの表面に正電荷が残留蓄積して、
半導体基板表面に形成されてある絶縁膜を破壊したり、
その後に続いて照射されるイオンビームの軌道を偏向さ
せたりする不都合が発生する。
Ｎ型もしくはＰ型不純物のイオンを注入するプロセスに
おいて、半導体ウェハの表面に正電荷が残留蓄積して、
半導体基板表面に形成されてある絶縁膜を破壊したり、
その後に続いて照射されるイオンビームの軌道を偏向さ
せたりする不都合が発生する。
【０００３】このために従来は、フィラメントからの電
子をイオンビーム中に取り込みんで半導体ウェハ上の正
電荷を電子により中性化させることにより、半導体ウェ
ハの表面上に正電荷が残留しこれが蓄積することを抑制
する、いわゆるエレクトロン（電子）シャワー方式が用
いられている。
子をイオンビーム中に取り込みんで半導体ウェハ上の正
電荷を電子により中性化させることにより、半導体ウェ
ハの表面上に正電荷が残留しこれが蓄積することを抑制
する、いわゆるエレクトロン（電子）シャワー方式が用
いられている。
【０００４】図３を参照してこの従来技術を説明する。
同図において、接地電位の導電性のディスク１１上に多
数の半導体ウエハ１０が載置されている。ディスク１１
は回転方向１８に回転しながら上下方向１９に移動す
る。ディスク１１の回転により最上位に位置した半導体
ウエハ１０の箇所にイオンビーム２５が照射され、また
上下方向の移動によりその半導体ウエハ１０の全面が照
射される。
同図において、接地電位の導電性のディスク１１上に多
数の半導体ウエハ１０が載置されている。ディスク１１
は回転方向１８に回転しながら上下方向１９に移動す
る。ディスク１１の回転により最上位に位置した半導体
ウエハ１０の箇所にイオンビーム２５が照射され、また
上下方向の移動によりその半導体ウエハ１０の全面が照
射される。
【０００５】正イオン２を含むイオンビーム２５の軌道
部に沿ってエレクトロンシャワー手段が設けられてい
る。すなわちタングステン等により構成されたフィラメ
ント２１にフィラメント電流２２を流すことにより放出
した一次電子（熱電子）３−１がイオンビーム２５を横
断してアルミ製のターゲット２３に衝突させることによ
り二次電子３−２を発生し、この二次電子３−２をイオ
ンビーム２５に取り込むことにより半導体ウエハ１０上
の正電荷２を中和しその蓄積を抑制している。
部に沿ってエレクトロンシャワー手段が設けられてい
る。すなわちタングステン等により構成されたフィラメ
ント２１にフィラメント電流２２を流すことにより放出
した一次電子（熱電子）３−１がイオンビーム２５を横
断してアルミ製のターゲット２３に衝突させることによ
り二次電子３−２を発生し、この二次電子３−２をイオ
ンビーム２５に取り込むことにより半導体ウエハ１０上
の正電荷２を中和しその蓄積を抑制している。
【０００６】例えばイオン注入条件が、イオン種がホウ
素（11Ｂ+ ）、エネルギー４０ｋｅＶ、注入ドーズ量１
×１０16ｃｍ-2、ビーム電流７ｍＡの場合、フィラメン
ト２１に１０ｍＡのフィラメント電流２２を流してイオ
ン注入を行なう。
素（11Ｂ+ ）、エネルギー４０ｋｅＶ、注入ドーズ量１
×１０16ｃｍ-2、ビーム電流７ｍＡの場合、フィラメン
ト２１に１０ｍＡのフィラメント電流２２を流してイオ
ン注入を行なう。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
技術の方式では、フィラメント２１は使用期間が長くな
るにつれてその寿命により切断する確率が高くなる。し
たがって一定使用期間後あるいは切断が確認した際に、
フィラメントを交換する必要がある。
技術の方式では、フィラメント２１は使用期間が長くな
るにつれてその寿命により切断する確率が高くなる。し
たがって一定使用期間後あるいは切断が確認した際に、
フィラメントを交換する必要がある。
【０００８】したがってイオン注入装置の保守が煩雑と
なり、かつ装置不稼働時間が発生して生産性が低下する
という問題がある。
なり、かつ装置不稼働時間が発生して生産性が低下する
という問題がある。
【０００９】したがって本発明の目的は、上記フィラメ
ントの交換の必要性を排除して、半導体ウエハ上の正電
荷の蓄積を抑制したイオン注入装置およびイオン注入方
法を提供することである。
ントの交換の必要性を排除して、半導体ウエハ上の正電
荷の蓄積を抑制したイオン注入装置およびイオン注入方
法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、回転デ
ィスク上に多数の半導体ウエハを載置し、前記回転ディ
スクを回転させることにより第１の位置を通過する前記
半導体ウエハにイオン注入を行ない、前記第１の位置の
後に通過する第２の位置において、前記回転ディスクに
対して正電位となっている平板電極を前記半導体ウエハ
と平行に対向配置したイオン注入装置にある。
ィスク上に多数の半導体ウエハを載置し、前記回転ディ
スクを回転させることにより第１の位置を通過する前記
半導体ウエハにイオン注入を行ない、前記第１の位置の
後に通過する第２の位置において、前記回転ディスクに
対して正電位となっている平板電極を前記半導体ウエハ
と平行に対向配置したイオン注入装置にある。
【００１１】本発明の他の特徴は、半導体ウエハにＮ型
もしくはＰ型のイオン種をイオン注入するイオン注入方
法において、前記イオン注入後に前記半導体ウエハに対
して正電位となっている電極を前記半導体ウエハに近づ
けることにより、前記半導体ウエハ表面の正電荷の蓄積
を抑制するイオン注入方法にある。このイオン注入方法
において、前記半導体ウエハは回転する回転ディスク上
に載置されており、回転により第１の位置を通過する際
に前記イオン注入を行ない、前記第１の位置の後に第２
の位置を通過する際に前記正電荷蓄積の抑制を行なうこ
とができる。
もしくはＰ型のイオン種をイオン注入するイオン注入方
法において、前記イオン注入後に前記半導体ウエハに対
して正電位となっている電極を前記半導体ウエハに近づ
けることにより、前記半導体ウエハ表面の正電荷の蓄積
を抑制するイオン注入方法にある。このイオン注入方法
において、前記半導体ウエハは回転する回転ディスク上
に載置されており、回転により第１の位置を通過する際
に前記イオン注入を行ない、前記第１の位置の後に第２
の位置を通過する際に前記正電荷蓄積の抑制を行なうこ
とができる。
【００１２】
【作用】このように本発明では、回転ディスクに対して
正電位の電極により回転ディスクから電極に向って電界
が発生し、この電界により半導体ウエハ表面の正電荷は
回転ディスク側に排斥される方向に作用されるから、表
面の正電荷の蓄積を抑制することができる。
正電位の電極により回転ディスクから電極に向って電界
が発生し、この電界により半導体ウエハ表面の正電荷は
回転ディスク側に排斥される方向に作用されるから、表
面の正電荷の蓄積を抑制することができる。
【００１３】
【実施例】以下図面を参照して本発明を説明する。
【００１４】図１は本発明の実施例を示す図であり、図
１（Ａ）は真空チャンバー内のイオンビーム照射状態を
示す。接地電位（固定電位）の導電性の回転ディスク１
１の一面側の周辺に多数の半導体ウェハ１０が搭載され
ており、回転ディスク１１が回転方向１８に回転するこ
とにより第１の位置（例えば最も上の位置）３１を通過
する半導体ウエハの箇所に、イオンビーム系（図示省
略）からのイオンビーム１５が照射されてイオン注入を
行なう。また回転ディスク１１は垂直方向１９の移動を
しながら上記回転をするからこの第１の位置における半
導体ウェハ１０がイオンビーム１５に対して上下にスキ
ャンされる態様となり、半導体ウェハ１０の全箇所がこ
の第１の位置でイオンビームに照射されることになる。
そして所定のイオンビーム条件下で所定の時間上記回転
および垂直動作を行なうことにより、所定のドーズ量の
不純物がそれぞれの半導体ウェハ１０に注入される。
１（Ａ）は真空チャンバー内のイオンビーム照射状態を
示す。接地電位（固定電位）の導電性の回転ディスク１
１の一面側の周辺に多数の半導体ウェハ１０が搭載され
ており、回転ディスク１１が回転方向１８に回転するこ
とにより第１の位置（例えば最も上の位置）３１を通過
する半導体ウエハの箇所に、イオンビーム系（図示省
略）からのイオンビーム１５が照射されてイオン注入を
行なう。また回転ディスク１１は垂直方向１９の移動を
しながら上記回転をするからこの第１の位置における半
導体ウェハ１０がイオンビーム１５に対して上下にスキ
ャンされる態様となり、半導体ウェハ１０の全箇所がこ
の第１の位置でイオンビームに照射されることになる。
そして所定のイオンビーム条件下で所定の時間上記回転
および垂直動作を行なうことにより、所定のドーズ量の
不純物がそれぞれの半導体ウェハ１０に注入される。
【００１５】本発明に用いるイオンビーム１５は、図３
に示すようなエレクトロンシャワー系を通過していな
い。すなわちフィラメントを用いた電子による正電荷中
和を行っていない。したがってイオンビーム１５を回転
により何回にもわたって半導体ウェハ１０に照射する
と、半導体ウェハ１０の表面に正電荷２が蓄積されて、
半導体基板表面に形成されてある絶縁膜を破壊したり、
その後に続いて照射されるイオンビームの軌道を偏向さ
せたりする不都合が発生する。
に示すようなエレクトロンシャワー系を通過していな
い。すなわちフィラメントを用いた電子による正電荷中
和を行っていない。したがってイオンビーム１５を回転
により何回にもわたって半導体ウェハ１０に照射する
と、半導体ウェハ１０の表面に正電荷２が蓄積されて、
半導体基板表面に形成されてある絶縁膜を破壊したり、
その後に続いて照射されるイオンビームの軌道を偏向さ
せたりする不都合が発生する。
【００１６】そこで本発明では、図１（Ａ）でイオンビ
ーム１５を照射する第１の位置３１の後に通過する第２
の位置３２において、図１（Ｂ）示すような蓄積正電荷
排除手段を設ける。すなわち図１（Ｂ）において、真空
チャンバー外に設けられた直流電源１３から正電圧をチ
ャンバー壁１４を気密貫通する配線により、真空チャン
バー内の平板電極１２に印加している。この平板電極１
２は回転ディスク１１の垂直動作の全ストロークにおい
て、第２の位置における半導体ウェハ１０と平行に所定
の間隔（Ｄ）を保って対向配置している。平板電極１２
に接地電位（固定電位）に対して＋Ｖが印加した場合、
接地電位の回転ディスク１１から平板電極１２に向って
電界（Ｅ＝Ｖ／Ｄ）１６が発生する。したがってこの電
界１６により半導体ウェハ１０の表面の蓄積正電荷２は
回転ディスク１１の方に移動するように強制力が作用さ
れて、回転ディスクを流れる電流１７となってその接地
端子から排除される。
ーム１５を照射する第１の位置３１の後に通過する第２
の位置３２において、図１（Ｂ）示すような蓄積正電荷
排除手段を設ける。すなわち図１（Ｂ）において、真空
チャンバー外に設けられた直流電源１３から正電圧をチ
ャンバー壁１４を気密貫通する配線により、真空チャン
バー内の平板電極１２に印加している。この平板電極１
２は回転ディスク１１の垂直動作の全ストロークにおい
て、第２の位置における半導体ウェハ１０と平行に所定
の間隔（Ｄ）を保って対向配置している。平板電極１２
に接地電位（固定電位）に対して＋Ｖが印加した場合、
接地電位の回転ディスク１１から平板電極１２に向って
電界（Ｅ＝Ｖ／Ｄ）１６が発生する。したがってこの電
界１６により半導体ウェハ１０の表面の蓄積正電荷２は
回転ディスク１１の方に移動するように強制力が作用さ
れて、回転ディスクを流れる電流１７となってその接地
端子から排除される。
【００１７】この図１（Ａ）の状態のイオン注入と図１
（Ｂ）の状態の蓄積正電荷の排除とを回転ディスクの回
転により交互に行ない、所定のドーズ量がイオン注入さ
れるまで間歇的に蓄積正電荷排除ステップが挿入される
から、フィラメントを用いたエレクトロンシャワー手段
を用いなくとも、半導体基板表面に形成されてある絶縁
膜を破壊したり、その後に続いて照射されるイオンビー
ムの軌道を偏向させたりする不都合が発生しない。
（Ｂ）の状態の蓄積正電荷の排除とを回転ディスクの回
転により交互に行ない、所定のドーズ量がイオン注入さ
れるまで間歇的に蓄積正電荷排除ステップが挿入される
から、フィラメントを用いたエレクトロンシャワー手段
を用いなくとも、半導体基板表面に形成されてある絶縁
膜を破壊したり、その後に続いて照射されるイオンビー
ムの軌道を偏向させたりする不都合が発生しない。
【００１８】例えばイオン注入条件が、イオン種がホウ
素（11Ｂ+ ）、エネルギー４０ｋｅＶ、注入ドーズ量１
×１０16ｃｍ-2、ビーム電流７ｍＡの場合、回転ディス
ク１１を回転数８００ｒｐｍで回転させ、平板電極１２
に接地電位に対して＋５００〜＋１０００ボルトの正電
圧を印加する。
素（11Ｂ+ ）、エネルギー４０ｋｅＶ、注入ドーズ量１
×１０16ｃｍ-2、ビーム電流７ｍＡの場合、回転ディス
ク１１を回転数８００ｒｐｍで回転させ、平板電極１２
に接地電位に対して＋５００〜＋１０００ボルトの正電
圧を印加する。
【００１９】図２は図１を拡大して示した図であり、
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ部の断面図で
ある。
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ部の断面図で
ある。
【００２０】図２（Ａ）に示すように、回転ディスク１
１の一面側の周辺箇所に多数の半導体ウェハ１０がたが
いに同じ間隔を保って、同一の半径上に載置され、回転
ディスク１１の上方にイオンビーム１５が照射されるよ
うになっているから、第１の位置３１で、図１（Ａ）で
示すイオン注入される半導体ウェハ１０は多数の半導体
ウェハのうちその時点で最も高く位置している。
１の一面側の周辺箇所に多数の半導体ウェハ１０がたが
いに同じ間隔を保って、同一の半径上に載置され、回転
ディスク１１の上方にイオンビーム１５が照射されるよ
うになっているから、第１の位置３１で、図１（Ａ）で
示すイオン注入される半導体ウェハ１０は多数の半導体
ウェハのうちその時点で最も高く位置している。
【００２１】そしてこの第１の位置３１を通過して、回
転ディスク１１が回転方向１８を角度θ回転した第２の
位置３２を半導体ウェハ１０が通過する際に、図１
（Ｂ）に示す蓄積正電荷の排除が平板電極１２により行
われる。この平板電極１２は支持部１２′により支持さ
れ、この支持部１２′を通して正電圧が印加される。ま
た半導体ウェハの全箇所をイオン注入するために回転デ
ィスク１１を垂直方向１９に移動させても、その移動範
囲内で半導体ウェハと対向できるように平板電極１２の
平面積が定められている。
転ディスク１１が回転方向１８を角度θ回転した第２の
位置３２を半導体ウェハ１０が通過する際に、図１
（Ｂ）に示す蓄積正電荷の排除が平板電極１２により行
われる。この平板電極１２は支持部１２′により支持さ
れ、この支持部１２′を通して正電圧が印加される。ま
た半導体ウェハの全箇所をイオン注入するために回転デ
ィスク１１を垂直方向１９に移動させても、その移動範
囲内で半導体ウェハと対向できるように平板電極１２の
平面積が定められている。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、イ
オン注入による正電荷のチャージアップ抑制を行なう場
合に、半導体ウェハと対向する正電位の平板電極を用い
ているから、従来用いていたエレクトロンシャワーのフ
ィラメントが不要になる。
オン注入による正電荷のチャージアップ抑制を行なう場
合に、半導体ウェハと対向する正電位の平板電極を用い
ているから、従来用いていたエレクトロンシャワーのフ
ィラメントが不要になる。
【００２３】したがってフィラメントの交換にともな
う、装置の保守の煩雑化の問題を解消しかつ生産性の低
下の問題を解決できるという効果を有する。
う、装置の保守の煩雑化の問題を解消しかつ生産性の低
下の問題を解決できるという効果を有する。
【図１】本発明の実施例を説明する図であり、（Ａ）は
イオンビーム照射状態を示し、（Ｂ）は蓄積正イオンを
排斥している状態を示す。
イオンビーム照射状態を示し、（Ｂ）は蓄積正イオンを
排斥している状態を示す。
【図２】本発明の実施例を拡大して示す図であり、
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ部断面図であ
る。
（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ部断面図であ
る。
【図３】従来技術を示す図である。
２ 正イオンもしくは正電荷 ３−１ 一次電子 ３−２ 二次電子 １０ 半導体ウェハ １１ 回転ディスク １２ 平板電極 １２′ 平板電極の支持部 １３ 直流電源 １４ チャンバー壁 １５ イオンビーム １６ 電界 １７ 回転ディスクを流れる電流 １８ 回転方向 １９ 垂直移動方向 ２１ フィラメント ２２ フィラメント電流 ２３ ターゲット ２５ イオンビーム ３１ イオンビームが照射される第１の位置 ３２ 半導体ウェハ表面の正電荷蓄積を抑制する第２
の位置
の位置
Claims (3)
- 【請求項１】 回転ディスク上に多数の半導体ウエハを
載置し、前記回転ディスクを回転させることにより第１
の位置を通過する前記半導体ウエハにイオン注入を行な
い、前記第１の位置の後に通過する第２の位置におい
て、前記回転ディスクに対して正電位となっている平板
電極を前記半導体ウエハと平行に対向配置したことを特
徴とするイオン注入装置。 - 【請求項２】 半導体ウエハにＮ型もしくはＰ型のイオ
ン種をイオン注入するイオン注入方法において、前記イ
オン注入後に前記半導体ウエハに対して正電位となって
いる電極を前記半導体ウエハに近づけることにより、前
記半導体ウエハ表面の正電荷の蓄積を抑制することを特
徴とするイオン注入方法。 - 【請求項３】 前記半導体ウエハは回転する回転ディス
ク上に載置されており、回転により第１の位置を通過す
る際に前記イオン注入を行ない、前記第１の位置の後に
第２の位置を通過する際に前記正電荷蓄積の抑制を行な
うことを特徴とする請求項２記載のイオン注入方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7163907A JP2699937B2 (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | イオン注入装置およびイオン注入方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7163907A JP2699937B2 (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | イオン注入装置およびイオン注入方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0917372A JPH0917372A (ja) | 1997-01-17 |
| JP2699937B2 true JP2699937B2 (ja) | 1998-01-19 |
Family
ID=15783098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7163907A Expired - Lifetime JP2699937B2 (ja) | 1995-06-29 | 1995-06-29 | イオン注入装置およびイオン注入方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2699937B2 (ja) |
-
1995
- 1995-06-29 JP JP7163907A patent/JP2699937B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0917372A (ja) | 1997-01-17 |
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